1. Condensadores electrolíticos
Os capacitores electrolíticos son capacitores formados pola capa de oxidación do eléctrodo mediante a acción do electrólito como capa illante, que normalmente ten unha gran capacidade. O electrólito é un material líquido, semellante á marmelada, rico en ións, e a maioría dos capacitores electrolíticos son polares, é dicir, cando traballan, a tensión do electrodo positivo do capacitor debe ser sempre superior á tensión negativa.
A alta capacidade dos capacitores electrolíticos tamén se sacrifica por moitas outras características, como ter unha gran corrente de fuga, unha gran inductancia e resistencia en serie equivalente, un gran erro de tolerancia e unha vida curta.
Ademais dos capacitores electrolíticos polares, tamén hai capacitores electrolíticos non polares. Na seguinte figura, hai dous tipos de capacitores electrolíticos de 1000uF e 16V. Entre eles, o maior é non polar e o menor é polar.
(Condensadores electrolíticos polares e apolares)
O interior do capacitor electrolítico pode ser un electrólito líquido ou un polímero sólido, e o material do electrodo é normalmente aluminio (aluminio) ou tántalo (tándalo). O seguinte é un condensador electrolítico de aluminio polar común dentro da estrutura, entre as dúas capas de electrodos hai unha capa de papel de fibra empapada en electrólito, máis unha capa de papel illante convertido nun cilindro, selado na carcasa de aluminio.
(Estrutura interna do condensador electrolítico)
Diseccionando o capacitor electrolítico, pódese ver claramente a súa estrutura básica. Para evitar a evaporación e a fuga do electrólito, a parte do pin do capacitor está fixada con goma de selado.
Por suposto, a figura tamén mostra a diferenza de volume interno entre os capacitores electrolíticos polares e non polares. Ao mesmo nivel de capacidade e tensión, o capacitor electrolítico non polar é aproximadamente o dobre que o polar.
(Estrutura interna dos capacitores electrolíticos polares e non polares)
Esta diferenza vén principalmente da gran diferenza na área dos electrodos dentro dos dous capacitores. O electrodo do capacitor non polar está á esquerda e o electrodo polar á dereita. Ademais da diferenza de área, o grosor dos dous electrodos tamén é diferente e o grosor do electrodo do capacitor polar é máis fino.
(Lámina de aluminio de condensador electrolítico de diferente ancho)
2. Explosión do condensador
Cando a tensión aplicada polo capacitor supera a súa tensión de resistencia, ou cando a polaridade da tensión do capacitor electrolítico polar é invertida, a corrente de fuga do capacitor aumentará bruscamente, o que provocará un aumento da calor interna do capacitor e do electrólito. producirá unha gran cantidade de gas.
Para evitar a explosión do capacitor, hai tres sucos presionados na parte superior da carcasa do capacitor, polo que a parte superior do capacitor é fácil de romper a alta presión e liberar a presión interna.
(Depósito de explosión na parte superior do capacitor electrolítico)
Non obstante, algúns capacitores no proceso de produción, a presión da ranura superior non está cualificado, a presión dentro do capacitor fará que a goma de selado na parte inferior do capacitor sexa expulsada, neste momento a presión dentro do capacitor é liberada de súpeto, formarase unha explosión.
1, explosión do capacitor electrolítico non polar
A seguinte figura mostra un capacitor electrolítico non polar dispoñible, cunha capacidade de 1000uF e unha tensión de 16V. Despois de que a tensión aplicada supera os 18 V, a corrente de fuga aumenta de súpeto e aumenta a temperatura e a presión dentro do capacitor. Finalmente, o selo de goma da parte inferior do capacitor ábrese e os eléctrodos internos quedan soltos como palomitas de millo.
(explosión por sobretensión de capacitores electrolíticos no polares)
Ao ligar un termopar a un capacitor, é posible medir o proceso polo cal a temperatura do capacitor cambia a medida que aumenta a tensión aplicada. A seguinte figura mostra o capacitor non polar no proceso de aumento da tensión, cando a tensión aplicada supera o valor de tensión de soportación, a temperatura interna continúa aumentando.
(Relación entre tensión e temperatura)
A seguinte figura mostra o cambio na corrente que circula polo capacitor durante o mesmo proceso. Pódese ver que o aumento da corrente é a principal razón do aumento da temperatura interna. Neste proceso, a tensión increméntase linealmente e, a medida que a corrente aumenta bruscamente, o grupo de fonte de alimentación fai caer a tensión. Finalmente, cando a corrente supera os 6A, o capacitor explota cun forte estrondo.
(Relación entre tensión e corrente)
Debido ao gran volume interno do capacitor electrolítico non polar e á cantidade de electrólito, a presión xerada despois do desbordamento é enorme, o que fai que o tanque de alivio da presión na parte superior da carcasa non se rompa e a goma de selado na parte inferior. do capacitor está aberto.
2, explosión do capacitor electrolítico polar
Para os capacitores electrolíticos polares, aplícase unha tensión. Cando a tensión supera a tensión de resistencia do capacitor, a corrente de fuga tamén aumentará bruscamente, facendo que o capacitor se sobrequente e explote.
A seguinte figura mostra o capacitor electrolítico limitador, que ten unha capacidade de 1000uF e unha tensión de 16V. Despois da sobretensión, o proceso de presión interna é liberado a través do tanque de alivio de presión superior, polo que se evita o proceso de explosión do capacitor.
A seguinte figura mostra como cambia a temperatura do capacitor co aumento da tensión aplicada. A medida que a tensión se achega gradualmente á tensión de resistencia do capacitor, a corrente residual do capacitor aumenta e a temperatura interna segue aumentando.
(Relación entre tensión e temperatura)
A seguinte figura é o cambio da corrente de fuga do capacitor, o capacitor electrolítico nominal de 16 V, no proceso de proba, cando a tensión supera os 15 V, a fuga do capacitor comeza a aumentar bruscamente.
(Relación entre tensión e corrente)
A través do proceso experimental dos dous primeiros capacitores electrolíticos, tamén se pode ver que o límite de tensión de tales capacitores electrolíticos ordinarios de 1000uF. Para evitar a avaría de alta tensión do capacitor, cando se usa o capacitor electrolítico, é necesario deixar unha marxe suficiente segundo as flutuacións reais da tensión.
3,condensadores electrolíticos en serie
Se é o caso, pódese obter unha maior capacitancia e unha maior tensión de resistencia mediante conexión en paralelo e en serie, respectivamente.
(palomitas de capacitor electrolítico despois da explosión de sobrepresión)
Nalgunhas aplicacións, a tensión aplicada ao capacitor é a tensión de CA, como condensadores de acoplamento de altofalantes, compensación de fase de corrente alterna, condensadores de cambio de fase do motor, etc., que requiren o uso de capacitores electrolíticos non polares.
No manual de usuario proporcionado por algúns fabricantes de capacitores, tamén se indica que o uso de capacitores polares tradicionais por serie back-to-back, é dicir, dous capacitores en serie xuntos, pero a polaridade é oposta para obter o efecto de non capacitores polares.
(capacitancia electrolítica despois de explosión de sobretensión)
O seguinte é unha comparación do capacitor polar na aplicación de tensión directa, voltaxe inversa, dous capacitores electrolíticos serie traseira en tres casos de capacitancia non polar, cambios de corrente de fuga co aumento da tensión aplicada.
1. Tensión directa e corrente de fuga
A corrente que circula polo capacitor mídese conectando unha resistencia en serie. Dentro do intervalo de tolerancia de tensión do capacitor electrolítico (1000uF, 16V), a tensión aplicada aumenta gradualmente desde 0V para medir a relación entre a corrente de fuga e a tensión correspondentes.
(capacitancia en serie positiva)
A seguinte figura mostra a relación entre a corrente de fuga e a tensión dun condensador electrolítico de aluminio polar, que é unha relación non lineal coa corrente de fuga inferior a 0,5 mA.
(A relación entre tensión e corrente despois da serie directa)
2, tensión inversa e corrente de fuga
Usando a mesma corrente para medir a relación entre a tensión de dirección aplicada e a corrente de fuga do capacitor electrolítico, pódese ver na seguinte figura que cando a tensión inversa aplicada supera os 4 V, a corrente de fuga comeza a aumentar rapidamente. A partir da pendente da seguinte curva, a capacitancia electrolítica inversa é equivalente a unha resistencia de 1 ohmios.
(Tensión inversa Relación entre tensión e corrente)
3. Condensadores serie back-to-back
Dous capacitores electrolíticos idénticos (1000uF, 16V) están conectados en serie para formar un capacitor electrolítico equivalente non polar, e despois mídese a curva de relación entre a súa tensión e a corrente de fuga.
(capacitancia en serie de polaridade positiva e negativa)
O seguinte diagrama mostra a relación entre a tensión do capacitor e a corrente de fuga, e podes ver que a corrente de fuga aumenta despois de que a tensión aplicada supera os 4 V e a amplitude de corrente é inferior a 1,5 mA.
E esta medición é un pouco sorprendente, porque ves que a corrente de fuga destes dous capacitores en serie consecutivos é realmente maior que a corrente de fuga dun único capacitor cando se aplica a tensión cara adiante.
(A relación entre a tensión e a corrente despois das series positivas e negativas)
Non obstante, por razóns de tempo, non houbo ningunha proba repetida para este fenómeno. Quizais un dos capacitores utilizados fose o condensador da proba de voltaxe inversa agora mesmo, e houbo danos no interior, polo que se xerou a curva de proba anterior.
Hora de publicación: 25-Xul-2023
